High-Temperature Electrically Conductive Polymer Composites with Single-Walled Carbon Nanotubes

V. A. Kuznetsov; Кузнецов В. А.; A. A. Fedorov; Федоров А. А.; B. Ch. Kholkhoev; Холхоев Б. Ч.; E. N. Tkachev; Ткачев Е. Н.; A. S. Buinov; Буинов А. С.; V. F. Burdukovskii; Бурдуковский В. Ф.

doi:10.31857/S0044457X22601511

Высокотемпературные электропроводящие полимерные композиты с одностенными углеродными нанотрубками

Авторы: Кузнецов В.А.¹^,2, Федоров А.А.¹^,2, Холхоев Б.Ч.³, Ткачев Е.Н.¹, Буинов А.С.³, Бурдуковский В.Ф.³
Учреждения:
1. Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
2. Новосибирский государственный технический университет
3. Байкальский институт природопользования СО РАН
Выпуск: Том 68, № 2 (2023)
Страницы: 271-276
Раздел: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
URL: https://journals.rcsi.science/0044-457X/article/view/136476
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X22601511
EDN: https://elibrary.ru/LPLQSM
ID: 136476

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Получены и охарактеризованы высокотемпературные композиционные материалы на основе одностенных углеродных нанотрубок в полимерной матрице полибензимидазола с массовым содержанием нанотрубок от 1 до 5%. Пленочные образцы композитов получены методом полива из раствора дисперсий нанотрубок в 2%-ном растворе полибензимидазола в N-метил-2-пирролидоне. Исследованы температурные зависимости электросопротивления композитов в диапазоне от комнатной температуры до 300°C в условиях высокого вакуума при давлении <1 × 10^–3 Па. Показано, что первый цикл нагрева до 300°C приводит к увеличению электросопротивления образцов при комнатной температуре, связанному с десорбцией кислорода с нанотрубок. Для композитов с 5 и 1 мас. % нанотрубок изменение составило около 1.4 и 500 раз соответственно. Такое увеличение является обратимым – при помещении образцов на воздух электросопротивление релаксирует к исходному значению. О термической стабильности композитов говорит повторяемость последующих циклов нагрева и данные термогравиметрического анализа.

Ключевые слова

полибензимидазол, энергия активации, электросопротивление, теплостойкие полимеры

Список литературы

Wang Y., Wang A.X., Wang Y. et al. // Sensors Actuators A Phys. 2013. V. 199. P. 265. https://doi.org/10.1016/j.sna.2013.05.023
Zhou L.S., Jung S.Y., Brandon E. et al. // IEEE T. Electron Dev. 2006. V. 53. № 2. P. 380. https://doi.org/10.1109/TED.2005.861727
Hu N., Karube Y., Arai M. et al. // Carbon. 2010. V. 48. № 3. P. 680. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.10.012
Yu X.W., Cheng H.H., Zhang M. et al. // Nat. Rev. Mater. 2017. V. 2. № 9. P. 13. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2017.46
Li Q.Y., Luo S.J., Wang Y. et al. // Sens. Actuators, A. 2019. V. 300. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.111664
Zhan P.F., Zhai W., Wang N. et al. // Mater. Lett. 2019. V. 236. P. 60. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.10.068
Kim H., Abdala A.A., Macosko C.W. // Macromolecules. 2010. V. 43. № 16. P. 6515. https://doi.org/10.1021/ma100572e
Kuilla T., Bhadra S., Yao D. et al. // Prog. Polym. Sci. 2010. V. 35. № 11. P. 1350. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.07.005
Verdejo R., Bernal M.M., Romasanta L.J. et al. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 3301. https://doi.org/10.1039/c0jm02708a
Huang X., Qi X., Boey F. et al. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 2. P. 666. https://doi.org/10.1039/c1cs15078b
He L., Tjong S.C. // Mater. Sci. Eng., R. 2016. V. 109. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.mser.2016.08.002
Idumah C.I., Hassan A. // Rev. Chem. Eng. 2016. V. 32. № 2. P. 223. https://doi.org/10.1515/revce-2015-0038
Nguyen D.N., Yoon H. // Polymers. 2016. V. 8. № 4. P. 118. https://doi.org/10.3390/polym8040118
Saleem H., Edathil A., Ncube T. et al. // Macromol. Mater. Eng. 2016. V. 301. № 3. P. 231. https://doi.org/10.1002/mame.201500335
Yin F.X., Yang J.Z., Peng H.F. et al. // J. Mater. Chem. C. 2018. V. 6. № 25. P. 6840. https://doi.org/10.1039/c8tc00839f
Mainwaring D., Murgaraj P., Huertas N.E.M. // Polymeric strain sensor, WO. 2006/125253 A1, 2006. https://patentimages.storage.googleapis.com/73/6f/b-b/41950bc07f72ed/WO2006125253A1.pdf
Vogel H., Marvel C.S. // J. Polym. Sci., A: Polym. Chem. 1996. V. 34. № 7. P. 1125. https://doi.org/10.1002/pola.1996.826
Chung T.-S. // J. Macromol. Sci., Part C. 1997. V. 37. № 2. P. 277. https://doi.org/10.1080/15321799708018367
DeMeuse M.T. ed. by // High Temperature Polymer Blends. Woodhead Publishing, 2014. 232 p.
Okamoto M., Fujigaya T., Nakashima N. // Adv. Funct. Mater. 2008. V. 18. № 12. P. 1776. https://doi.org/10.1002/adfm.200701257
Okamoto M., Fujigaya T., Nakashima N. // Small. 2009. V. 5. № 6. P. 735. https://doi.org/10.1002/smll.200801742
Ueda M., Sato M., Mochizuki A. // Macromolecules. 1985. V. 18. № 12. P. 2723. https://doi.org/10.1021/ma00154a060
Leykin A.Y., Fomenkov A.I., Galpern E.G. et al. // Polymer. 2010. V. 51. № 18. P. 4053. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2010.06.053
Eaton P.E., Carlson G.R., Lee J.T. // J. Org. Chem. 1973. V. 38. № 23. P. 4071. https://doi.org/10.1021/jo00987a028
Kholkhoev B.C., Gorenskaya E.N., Bal’zhinov S.A. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. № 5. P. 780. https://doi.org/10.1134/s1070427216050153
Kuznetsov V.A., Lavrov A.N., Kholkhoev B.C. et al. // J. Contemp. Phys. 2020. V. 55. № 1. P. 57. https://doi.org/10.3103/s1068337220010089
Brooks N.W., Duckett R.A., Rose J. et al. // Polymer. 1993. V. 34. № 19. P. 4038. https://doi.org/10.1016/0032-3861(93)90664-V
Eletskii A.V., Knizhnik A.A., Potapkin B.V. et al. // Physics-Uspekhi. 2015. V. 58. № 3. P. 209. https://doi.org/10.3367/UFNe.0185.201503a.0225
Kaiser A.B., Skákalová V. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. № 7. P. 3786. https://doi.org/10.1039/C0CS00103A
Dresselhaus M.S., Eklund P.C. // Adv. Phys. 2000. V. 49. № 6. P. 705. https://doi.org/10.1080/000187300413184
Collins P.G., Bradley K., Ishigami M. et al. // Science. 2000. V. 287. № 5459. P. 1801. https://doi.org/10.1126/science.287.5459.1801
D’yachkov P.N. // Russ. J. Inorg. Chem. 2011. V. 56. № 14. P. 2160. https://doi.org/10.1134/S003602361114002633
Bradley K., Jhi S.-H., Collins P.G. et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. № 20. P. 4361. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.4361